(57)【要約】  【課題】  高い極板容量を確保するとともに、電池における内部ショートの原因となる表面あれが小さいアルカリ蓄電池用極板とその製造方法、およびアルカリ蓄電池を提供する。  【解決手段】  極板前駆体１１１０の一方の縁辺部分に対して、照射点ＰL1を走査しながらレーザビームＬＢ1を照射する。  拡大部分に示すように、このように形成された接合領域１１１ａは、図面上方から基板層１１１ｂ、充填層１１１ｃ、活物質層１１１ｄの３層構造を有することになる。導電端子は、この接合領域１１１ａの基板層１１１ｂに対してレーザ溶接により接合される。  【選択図】  図３
2005129497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性の基板に活物質が充填されてなる極板本体と、前記極板本体の一部領域における一方の主表面の活物質が除去された上で、当該一部領域の一方の主表面に接合されてなる導電端子とから構成されるアルカリ蓄電池用極板であって、
前記一部領域では、前記極板本体の厚み方向における内方から他方の主表面までの間の活物質が保持された状態にある
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用極板。
【請求項２】
前記極板本体は、帯状をし、前記一部領域が一の長辺に沿って形成されており、
前記導電端子は、前記一部領域の略全体において前記極板本体に接合されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ蓄電池用極板。
【請求項３】
前記一部領域における活物質除去範囲は、前記厚み方向に、前記一方の主表面から０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の深さまでの範囲である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアルカリ蓄電池用極板。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のアルカリ蓄電池用極板を備える
ことを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項５】
多孔性を有する基板に対して活物質を充填し、極板前駆体を作製する充填ステップと、
前記極板前駆体の一部領域に対して、一方の主表面における活物質を除去して前記基板の一部を露出させるとともに、前記極板前駆体の厚み方向における内方から他方の主表面までの間の活物質を保持した状態とする除去ステップと、
前記一部領域における基板の一部が露出された一方の主表面に導電端子を載置し、当該主表面に露出された基板の一部に導電端子を接合する接合ステップとを備える
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用極板の製造方法。
【請求項６】
前記除去ステップでは、前記一方の主表面の側からエネルギビームを照射することによって、前記一方の主表面における活物質の除去を行い、
前記接合ステップでは、エネルギビームの照射をもって前記基板と導電端子とを接合する
ことを特徴とする請求項５に記載のアルカリ蓄電池用極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ蓄電池用極板とその製造方法、さらにはアルカリ蓄電池に関し、特に非焼結式極板における導電端子の接合部に関する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池などのアルカリ蓄電池においては、エネルギ密度の向上を目的として、従来一般的に用いられてきた焼結式極板に代わり、非焼結式極板が用いられるようになってきている。非焼結式極板は、三次元網目状構造などを有する発泡ニッケル等の三次元多孔基板に対してペースト状の活物質を充填した後、これを乾燥させることによって作製される。
【０００３】
ところで、非焼結式極板は、上述のように焼結式極板に比べてエネルギ密度が高いという優位性をもつ反面、強度が低いという特性を有する。そのため、非焼結式極板に集電リードなどを接合しようとする際には、予め極板の強度を補うための導電端子の接合が行われる。ここで、導電端子を接合するには、超音波の印加などにより接合部分の活物質を完全に除去した上で接合する必要がある。それは、活物質が残留していると、次の導電端子溶接工程でバクヒが生じてしまい、確実に導電端子を溶接できないためである。活物質を除去する方法としては、例えば、特許文献１などが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１０６１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１をはじめとする従来の方法では、接合面からその裏面に至るまでの極板厚み方向全域の活物質を完全に除去しているが、このように活物質の完全除去のためには、例えば強力な超音波を印加する必要があり、基板に与えるダメージが大きい。よって、上記特許文献１などの従来の方法を用いた場合には、活物質除去部分の基板の表面が非常にあれた状態となる。また、活物質の除去分だけ極板全体としての極板容量の低下を招いてしまう。特に、基板の表面あれは、その後この極板を用いてアルカリ蓄電池を作製した際にセパレータに傷を付ける原因となる。基板の表面あれによってセパレータが貫通するに至った場合には、アルカリ蓄電池において内部ショートを生じてしまう。この内部ショートは、極板厚みを厚くし、高容量化を目指す上で、望ましくない問題点である。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、高い極板容量を確保するとともに、アルカリ蓄電池における内部ショートの原因となる表面あれが小さいアルカリ蓄電池用極板とその製造方法、およびアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下に示す特徴を有する。
（１）  本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、多孔性の基板に活物質が充填されてなる極板本体と、極板本体の一部領域における一方の主表面の活物質が除去された上で、当該一部領域の一方の主表面に接合されてなる導電端子とから構成されるものであって、一部領域では、極板本体の厚み方向における内方から他方の主表面までの間の活物質が保持された状態にあることを特徴とする。
【０００７】
なお、上記において、活物質が保持されているとは、基板に充填された活物質が実質的にそのままの状態で保持されていることであり、従来の超音波印加によって活物質を除去した際に残る微量な活物質については、範疇に含むものではない。
（２）  上記（１）のアルカリ蓄電池用極板において、極板本体は、帯状をし、一部領域（活物質除去領域）が一の長辺に沿って形成されており、導電端子は、領域の略全体において極板本体に接合されていることを特徴とする。
【０００８】
上記において「略全体」とは、導電端子を接合する際の製造精度などの影響から、一部領域の一部が露出した状態で存在している形態をも含むものであることを示す。
（３）  上記（１）または（２）のアルカリ蓄電池用極板において、上記一部領域における活物質除去範囲は、極板本体の厚み方向に、一方の主表面から０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の深さまでの範囲であることを特徴とする。
（４）  本発明に係るアルカリ蓄電池は、上記（１）〜（３）の何れかのアルカリ蓄電池用極板を備えることを特徴とする。
（５）  本発明に係るアルカリ蓄電池用極板の製造方法は、次のステップを有する。
【０００９】
※充填ステップ：多孔性を有する基板に対して活物質を充填し、極板前駆体を作製する。
※除去ステップ：極板前駆体の一部領域に対して、一方の主表面における活物質を除去して基板の一部を露出させるとともに、極板前駆体の厚み方向における内方から他方の主表面までの間の活物質を保持した状態とする。
【００１０】
※接合ステップ：一部領域における基板の一部が露出された一方の主表面に導電端子を載置し、当該主表面に露出された基板の一部に導電端子を接合する。
（６）  上記（５）のアルカリ蓄電池用極板の製造方法において、除去ステップでは、一方の主表面の側からエネルギビームを照射することによって、極板本体の一方の主表面における活物質の除去を行い、接合ステップでは、エネルギビームの照射をもって基板と導電端子とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように、本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、導電端子が接合された領域（一部領域）において、極板本体の厚み方向に、接合側主表面（一方の主表面）の活物質は除去されて、この部分に導電端子が接合され、且つ、内方から他方の主表面までの範囲の活物質は保持されている構成となっている。このような構成を有する本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、他方の主表面側において、活物質が除去されずに残っているので、表面あれの発生が抑制される。よって、本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、これを電池に組み込んだ際の内部ショートを生じさせる原因とはなりにくい。また、導電端子の接合領域において、厚み方向の内方から反対側の主表面にかけての範囲で活物質が保持された状態にあるので、従来のアルカリ蓄電池用極板よりも保持された活物質の分だけ極板容量が大きい。
【００１２】
従って、本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、高い極板容量が確保され、且つ、表面あれが小さいという優位性を有する。
また、本発明に係るアルカリ蓄電池は、上記アルカリ蓄電池用極板を備えるので、高い電池容量が確保され、且つ、内部ショートの発生が少ない、優れた品質を有する。
さらに、本発明に係るアルカリ蓄電池用極板の製造方法は、除去ステップにおいて、極板前駆体の導電端子を接合しようとする一部領域の一方の主表面の活物質を除去するのであるが、このとき、一方の主表面から他方の主表面に到達しないように、即ち、極板前駆体の厚み方向内方から反対側の主表面の活物質を保持した状態としている。このような状態にするには、超音波の印加に替えて、レーザビームに代表されるエネルギービームの照射により活物質の除去を行い、更にレーザビームに代表されるエネルギービームにより導電端子を極板に接合させることにより実現できる。
【００１３】
従って、本発明に係る製造方法では、上述のような、高い極板容量を有し、且つ、表面あれの小さなアルカリ蓄電池用極板を容易に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下では、アルカリ蓄電池の一種である円筒型ニッケル水素電池（以下、「Ｎｉ−ＭＨ電池」という。）を一例として、実施の形態１について説明する。なお、以下の形態は、一例であって、本発明は、以下で説明する形態に限定を受けるものではない。
１．Ｎｉ−ＭＨ電池１の構成
本実施の形態１に係るＮｉ−ＭＨ電池１の構成について、図１を用いて説明する。図１では、便宜上、Ｎｉ−ＭＨ電池１の外装缶３０の一部を切り欠いて、缶の内部を示している。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態１に係るＮｉ−ＭＨ電池１は、電極体１０が有底円筒状の外装缶３０に収納され、開口部が封口蓋４０をもって封止された構造を有する。また、図には示していないが、外装缶３０の中には、電極体１０とともに電解液が注入されている。
Ｎｉ−ＭＨ電池１の構成要素の内、電極体１０は、帯状の正極板１１と負極板１２とがセパレータ１３を挟んだ状態で積層され、この状態で渦巻き状に巻回加工されたものである。電極体１０の上端側には、円盤状の正極集電板２１が接合され、下端側には、同じく円盤状の負極集電板２２が接合されている。ここで、正極板１１の上側縁辺には、帯状の金属薄板（例えば、ニッケル板）である導電端子１１２が接合されており、正極集電板２１は、この導電端子１１２に接合されることで正極板１１からの集電を行えるようになっている。同様に、負極板１２の下側縁辺には、導電端子１２２が接合されており、負極集電板２２は、この導電端子１２２に接合されることで負極板１２からの集電を行えるようになっている。
【００１６】
正極板１１は、多孔質基板であるニッケルスポンジにニッケル活物質が充填された極板本体１１１と、図１に示すように、その上側縁辺に接合された導電端子１１２とで構成されている。導電端子１１２の接合を含む正極板１１の構成およびその作製方法については、後述する。
負極板１２は、パンチングメタルに水素吸蔵合金が充填された極板本体１２１に、図１に示すように、その下側縁端に接合された金属薄板からなる導電端子１２２とで構成されている。
【００１７】
正極板１１と負極板１２との間に介挿されるセパレータ１３は、例えば、ポリオレフィンなどからなる不織布から構成されている。
外装缶３０は、平板状の金属板が塑性加工により有底円筒状に成形されたものであり、材料としては、例えば、ニッケルめっき鋼板などが用いられる。
封口蓋４０は、外装缶３０と同様の材料が塑性加工により成形された本体に、安全弁機構などが組み付けられたものである。
２．正極板１１の構成
正極板１１の構成について、図２を用いて説明する。図２は、正極板１１の一部を示す斜視図（一部拡大断面図）である。
【００１８】
図２に示すように、正極板１１は、ニッケルスポンジにニッケル活物質が充填されてなる極板本体１１１と、この一部領域（図１における電池で上方に位置する側の縁辺）に接合されてなる金属薄板の導電端子１１２とから構成されている。極板本体１１１は、導電端子１１２が接合されてなる領域（以下、「接合領域」という。）１１１ａにおいて、導電端子１１２接合側の面の活物質が除去されている。即ち、導電端子１１２は、活物質が除去されることで露出したニッケルスポンジに対して接合されている。これについて、図２の拡大部分を用いて説明する。
【００１９】
図２の拡大部分に示すように、接合領域１１１ａにおける極板本体１１１は、ニッケルスポンジとニッケル活物質との関係で３層構造を有している。即ち、この領域１１１ａにおいて、極板本体１１１は、図面上方から、ニッケル活物質が除去されニッケルスポンジだけが存在する状態の基板層１１１ｂ、ニッケルスポンジにニッケル活物質が充填されたままの状態の充填層１１１ｃ、ニッケル活物質だけが存在する活物質層１１１ｄの３層から構成されている。本実施の形態に係るＮｉ−ＭＨ電池１の正極板１１は、従来のように接合領域に両主面にわたる範囲の活物質を全て除去するのではなく、導電端子１１２を接合しようとする主表面側にニッケルスポンジが露出する程度までニッケル活物質の除去が行われる。そして、このようなニッケル活物質の除去により、極板本体１１１の厚み方向における導電端子１１２との接合面から所要の深さ（例えば、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）までの範囲で、基板層１１１ｂが形成されるに至る。このような範囲に設定したのは、深さが０．２ｍｍ未満であると導電端子１１２との接合強度が弱くなり、深さが０．５ｍｍを越えるとニッケルスポンジからなる基板のバリなどによる表面あれの防止や高容量化に対して不利となるためである。
【００２０】
このように、接合領域１１１ａにおいては、導電端子１１２が接合されたのとは反対側の主表面に活物質層１１１ｄが存在するので、裏面側に表面あれは発生することはない。
なお、極板本体１１１への導電端子１１２の接合は、溶接点１１ｗにおける溶接により行われている。溶接点１１ｗは、導電端子１１２の長手方向に沿って、連続的あるいは間欠的に存在している。
３．正極板１１の作製方法
（１）極板前駆体１１１０の作製
正極板１１の作製方法について、図３および図４を用いて説明する。
【００２１】
先ず、図３（ａ）に示すように、ニッケルスポンジに対して水酸化ニッケル活物質を含むスラリーを塗布し、これを乾燥・圧延することで、極板本体１１１の前駆体（以下、「極板前駆体」という。）１１１０が完成する。ここで、図３（ａ）の拡大部分に示すように、この時点での極板前駆体１１１０は、充填層１１１ｃの上下に活物質層１１１ｄが存在する３層構造を有している。
（２）極板本体１１１の作製
次に、図３（ｂ）に示すように、極板前駆体１１１０の一方の縁辺部分の接合領域１１１ａを形成しようとする領域に対してレーザビームＬＢ1を照射する。そして、レーザビームＬＢ1の照射点ＰＬ1を縁辺部分に沿いジクザグに走査する。このレーザビームＬＢ1の照射は、例えば、ＹＡＧレーザ溶接機を用い、ビーム径０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、エネルギ密度２×１０7Ｊ／ｍ2以上８×１０7Ｊ／ｍ2以下の照射条件で行われる。このレーザビームＬＢ1の照射により、照射された部分において、上方の活物質層１１１ｄと充填層１１１ｃ内の浅い部分のニッケル活物質が除去され、接合領域１１１ａが形成される。
【００２２】
図３（ｂ）の拡大部分に示すように、形成された接合領域１１１ａは、上述のような３層構造、即ち、図面上方から基板層１１１ｂ、充填層１１１ｃ、活物質層１１１ｄの３層構造となる。なお、基板層１１１ｂの層厚みは、導電端子１１２との接合強度を考慮して設定されるものであり、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００２３】
以上のようにして、極板本体１１１が作製される。
（３）導電端子１１２の接合
次に、上記のように作製された極板本体１１１に対して、導電端子１１２を接合し、正極板１１を作製する方法について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、上記で形成された接合領域１１１ａに金属の帯状薄板である導電端子１１２を隙間を生じないように載置する。このとき、導電端子１１２の下側主面は、接合領域１１１ａにおいて上方に露出された基板層１１１ｂの表面に密に対向することになる。
【００２４】
導電端子１１２の端面と接合領域１１１ａの上方に露出した基板層１１１ｂ表面との境界部分に対して、レーザビームＬＢ2を照射する。レーザビームＬＢ2の照射点ＰＬ2を、導電端子１１２と基板層１１１ｂとの境界線に沿って走査する。
なお、このときのレーザビームＬＢ2の照射には、上記同様ＹＡＧレーザ溶接機を用い、その照射条件は、ビーム径０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、エネルギ密度２×１０7Ｊ／ｍ2以上８×１０7Ｊ／ｍ2以下とする。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、導電端子１１２と基板層１１１ｂとの境界線の内、一方が上述のようにして接合された極板本体１１１を裏返し、もう一方の境界線についても、レーザビームＬＢ3の照射により溶接接合する。
レーザビームＬＢ3の照射についても、上記レーザビームＬＢ2と同一の装置・条件設定で実施される。
【００２６】
以上のようにして、正極板１１が完成する。
４．正極板１１の優位性およびこれを備えることによるＮｉ−ＭＨ電池１の優位性
上述のように、本実施の形態に係るＮｉ−ＭＨ電池１の正極板１１では、導電端子１１２を接合するために、従来の超音波印加などにより接合領域における極板厚み方向全範囲のニッケル活物質を除去するのではなく、接合側表面のニッケル活物質（活物質層１１１ｄ）および極浅い基板層１１１ｂが形成される程度でニッケル活物質が除去されている。即ち、正極板１１においては、導電端子１１２が接合された裏面には活物質層１１１ｄが存在しており、従来のように表面あれが生じることはない。このことから、正極板１１は、電池構成時に内部ショートの原因となることがない。
【００２７】
さらに、本実施の形態に係るＮｉ−ＭＨ電池１の正極板１１は、接合領域１１１ａにおける極板厚み方向の内方および裏面にニッケル活物質が存在しているので、この部分の厚み方向全範囲のニッケル活物質を除去した従来のＮｉ−ＭＨ電池に係る正極板よりも、極板容量が高いという優位性も有する。
従って、本実施の形態に係る正極板１１は、高い極板容量と、電池における内部ショートの原因となる表面あれが小さい、という優位性を併せ持つ。
【００２８】
また、この正極板１１を備えるＮｉ−ＭＨ電池１は、高い電池容量を有し、内部ショートが発生しにくいという優位性を有する。
５．確認実験
以下では、上記優位性を確認するために実施した実験について説明する。
５−１．実施例１
（１）水酸化ニッケル活物質の作製
質量比で、金属ニッケル：亜鉛：コバルト＝１００：３：１の比率となるように、硫酸ニッケル、硫酸亜鉛、硫酸コバルトの混合水溶液を作製する。そして、この混合水溶液を攪拌しながら、水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加してゆき、反応溶液中のｐＨを１３〜１４の範囲で安定させ、粒状の水酸化ニッケルを析出させた。
【００２９】
次に、この析出した粒状の水酸化ニッケルに対して、１０倍量の純水を用いて３回洗浄し、その後に脱水・乾燥することで、水酸化ニッケル活物質が形成された。
（２）正極板の作製
上記で作製された水酸化ニッケル活物質に対して、３質量％の酸化亜鉛と、１質量％の酸化イットリウムを添加し、これに４０質量％のヒドロキシルプロピルセルロース（ＨＰＣ）ディスパージョン液添加混合した。これにより、正極活物質スラリーを作製した。このスラリーを発泡ニッケルからなる多孔性基板に所定密度となるように充填し、これを乾燥させた後、所定厚み（１．０ｍｍ）に圧延して極板本体を作製した。
【００３０】
次に、上記実施の形態と同様の方法により、表面から０．４ｍｍの深さまでの活物質を除去した後、この領域に導電端子を溶接した。なお、レーザビームの照射条件は、ビーム径０．６ｍｍ、エネルギ密度５×１０7Ｊ／ｍ2に設定した。この時の活物質除去部の寸法は、７３ｍｍ×１．５ｍｍ×０．４ｍｍ（長さ×幅×深さ）とした。また、この時の正極板の寸法は、７３ｍｍ×４４ｍｍ×１．０ｍｍ（長さ×幅×厚み）とした。
【００３１】
（３）負極板の作製
先ず、組成がＭｍＮｉ3.34Ｃｏ0.85Ａｌ0.20Ｍｎ0.58となるように材料となる合金粉末を配合・混合し、この混合粉末を大気成分である炭素、酸素および窒素の含有率が所定濃度以下となるように減圧状態の下で、溶製・鋳造した。そして、これより得られた合金の塊を平均粒度が略６０μｍの粉末となるようにボールミルで粉砕し、水素吸蔵合金粉末を作製した。なお、上記組成中において、Ｍｍとは、ミッシュメタル（希土類金属の合金）である。
【００３２】
次に、上記作製された水素吸蔵合金に対し、略０．５質量％の比率でポリビニールピロリドン、略０．５質量％の比率でポリエチレンオキサイドおよび適量の純水を添加・混合し、水素吸蔵合金スラリーを作製した。
そして、このスラリーをパンチングメタルの両面に塗着し、乾燥・圧延の両処理を施すことで負極板を作製した。この時の負極板寸法は、１１３ｍｍ×４４ｍｍ×０．４ｍｍ（長さ×幅×厚み）とした。
【００３３】
（４）Ｎｉ−ＭＨ電池の作製
上記のように作製された正極板と負極板とを、間にセパレータを挟んで配し、導電端子が上下端となるように渦巻き状に巻回加工して、電極体を作製した。そして、この電極体を有底円筒状の外装缶内に収納し、ＫＯＨ、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨの３成分からなる電解液を注入した後、封口蓋により封止して、Ｎｉ−ＭＨ電池（活性化処理前）を得た。
【００３４】
なお、電池のサイズは、ＡＡサイズとした（公称容量２０００ｍＡｈ）。
（５）電池の活性化処理
上記で作製したＮｉ−ＭＨ電池について、以下に示す条件で活性化処理を実施した。
充電：２００ｍＡ×１６時間、休止：１時間
放電：４００ｍＡ、放電終止電圧：１．０Ｖ、休止：１時間
上記条件において、室温３サイクル充放電を実施してＮｉ−ＭＨ電池を完成した。
【００３５】
５−２．比較例１
比較例１に係るＮｉ−ＭＨ電池が上記実施例１のＮｉ−ＭＨ電池と異なる点は、正極板における導電端子の接合領域の処理方法にある。即ち、比較例１に係るＮｉ−ＭＨ電池の正極板では、導電端子を接合しようとする領域に対して超音波を印加して、両主面間の活物質を完全に除去することで接合領域を形成した。そして、このようにして形成した接合領域に、抵抗溶接をもって導電端子を接合した。
【００３６】
他の部分については、上記実施例１に係るＮｉ−ＭＨ電池と同様である。
５−３．比較例２
比較例２に係るＮｉ−ＭＨ電池の正極板は、上記比較例１の正極板のように超音波の印加により活物質を除去した後、この部分をプレスした。この方法は、特開２０００−１０６１６９号公報に開示されている技術を用いたものである。そして、プレスした接合領域に対して、レーザビームの照射をもって導電端子を接合した。
【００３７】
５−４．確認１
上記実施例１、比較例１および比較例２の各正極板の表面状態を観察した。
実施例１に係る正極板では、接合領域における導電端子接合面の裏側には活物質層が存在するため、基板の表面あれは生じていなかった。これに対して、比較例１および比較例２に係る正極板では、超音波印加によって露出された基板表面に表面あれを発生していた。特に、比較例１の正極板においては、抵抗溶接で導電端子を接合するために、接合領域における活物質を完全に除去しているので基板の表面あれの程度が大きい。即ち、極板に抵抗溶接で導電端子を接合しようとする場合には、接合領域に活物質が残っているとバクヒを生じ、溶接強度の低下に繋がるので十分に活物質を除去する必要がある。このため、超音波の印加エネルギを高く設定する必要があり、基板の表面あれがひどくなったものである。
【００３８】
５−５．確認２
上記作製の実施例１、比較例１、２の各電池を各々１００００セル用いて、内ショートの発生の有無を測定した。測定結果を、表１に示す。
【００３９】
【表１】
2005129497.tif 000003
表１に示すように、実施例１の電池では、比較例１、２の電池に比べて、ショートの発生率が１／１８〜１／２０と少なくなっている。これは、上記確認１のように、実施例１の正極板では、接合領域における基板表面に表面あれを生じていないことによるものであると考えられる。即ち、超音波印加により厚み方向全範囲の活物質を除去する方法を採る比較例１、２の正極板では表面あれが発生し、この部分が電池においてセパレータを貫通するために内部ショートの発生に至ったものと考えられる。
【００４０】
一方、実施例１に係る正極板には、表面あれの発生はなく、これに起因する内部ショートの発生が抑制されたものと考えられる。
５−６．確認３
上記作製の実施例１、比較例１、２の各電池を用いて、下記試験条件での放電容量を測定した。測定結果については、比較例１の電池の放電容量を１００とした指数で表２に示す。
【００４１】
充電：２００ｍＡ×１６時間（室温）、休止：１時間
放電：４００ｍＡ、放電終止電圧：１．０Ｖ
【００４２】
【表２】
2005129497.tif 000004
表２に示すように、実施例１に係る電池の放電容量は、比較例１、２に係る電池に比べて、５ポイント優れている。即ち、比較例１、２の正極板では、接合領域の極板厚み方向全範囲の活物質を除去しているのに対して、実施例１の正極板では、接合側表面の近傍だけ活物質を除去しているので、接合領域にも活物質が存在し、その分だけ放電容量の向上に繋がったものと考えられる。
【００４３】
５−７．考察
上記確認実験より、実施例１の電池では、正極板における接合領域に表面あれの発生はなく、これによって電池での内部ショートの発生が少ない。また、実施例１の正極板では、接合領域における厚み方向内方から裏面までの範囲に活物質が存在するので、その分だけ極板容量が大きい。よって、実施例に係る電池は、比較例１、２の電池に比べて、電池容量が高く、内部ショートの発生が少ない。
【００４４】
以上のように、本発明では、アルカリ蓄電池用極板の基板のバリ（表面あれ）に起因する電池の内部ショートの発生の抑制、および高容量化を達成することが出来、工程上の品質と高容量化とを同時に満たす技術として、工業的価値が高いものであることがわかる。
（実施の形態２）
次に、角型ニッケル水素電池（以下では、「Ｎｉ−ＭＨ電池」と記載する。）５を一例として、図５および図６を参酌しながら実施の形態２について説明する。なお、図５は、ＮｉーＭＨ電池５を模式的に示すものであって、図示した各構成要素の他にも要素を含んでいる。
１．ＮｉーＭＨ電池５の構成
図５に示すように、本実施の形態２に係るＮｉーＭＨ電池５は、有底角筒状の外装缶６０内に積層構成をした電極体５０が収納され、外装缶６０の開口部６０ａが封口蓋７０をもって封口された構成を有している。封口蓋７０の外方には、正極端子７１が突設されている。
【００４５】
電極体５０は、大きく３つの電極要素５０ａ、５０ｂ、５０ｃから構成されている。電極要素５０ａと電極要素５０ｃとについては、同一構成を採っており、Ｕ字状に成形された負極板５２の内側部分にセパレータ５３を介挿した状態で短冊状の正極板５１が挿入されている。一方、電極要素５０ａと電極要素５０ｃとで挟まれる電極要素５０ｂは、短冊状の正極板５１の周りがセパレータ５３で包み込まれた構成となっている。
【００４６】
電極要素５０ａ、５０ｂ、５０ｃの各々における正極板５１には、封口蓋７０に向けた方向に延出された状態で導電端子５１２が設けられている。導電端子５１２は、延出された部分の先端部分で、封口蓋７０における集電リード７２に接続される。集電リード７２は、上記実施の形態１における導電端子１１２と同様に、帯状の金属薄板（例えば、ニッケル板）から構成されており、正極端子７１に接続されている。正極端子７１および集電リード７２は、ともに封口蓋７０の本体部分とは電気的絶縁が維持されている。
【００４７】
ここで、外装缶６０は、その形状が異なるのみで、構成材料などについては上記実施の形態１の外装缶３０等と同様である。また、封口蓋７０、負極板５２、セパレータ５３などの構成材料についても上記実施の形態１に係る封口蓋４０、負極板１２、セパレータ１３と同様である。
２．正極板５１の構成
正極板５１の構成について、図６を用いて説明する。
【００４８】
図６に示すように、正極板５１は、ニッケルスポンジにニッケル活物質が充填されてなる極板本体５１１と、この一辺に沿って活物質が除去された接合領域５１１ａに接合された導電端子５１２とから構成されている。導電端子５１２が接合されている極板本体５１１の接合領域５１１ａは、図６の拡大部分に示すように、図面上方よりニッケル活物質が除去されニッケルスポンジだけが存在する状態の基板層５１１ｂ、ニッケルスポンジにニッケル活物質が充填された状態で保持された充填層５１１ｃ、ニッケル活物質だけが存在する活物質層５１１ｄの３層で構成されている。
【００４９】
導電端子５１２は、接合領域５１１ａの主表面に露出して形成されている基板層５１１ｂに対して溶接点５１ｗで接合されている。基板層５１１ｂの形成深さは、例えば、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲に設定されている。
なお、正極板５１の作製方法などについては、上記実施の形態１に係る正極板１１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
３．正極板５１およびこれを備えるＮｉーＭＨ電池５の優位性
本実施の形態２に係るＮｉーＭＨ電池５は、その外観形状が角型であり、正極板５１もそれにともなって形状が短冊状となっている。よって、本実施の形態２に係る正極板５１は、上記正極板１１と同様に、高い極板容量と、電池における内部ショートの原因となる表面あれが小さいという優位性を併せ持ち、Ｎｉ−ＭＨ電池５は、高い電池容量を有し、内部ショートが発生しにくいという優位性を有する。
４．確認実験
以下では、上記優位性を確認するために実施した実験について説明する。
【００５０】
４−１．実施例２
（１）正極板の作製
上記実施例１と同様の方法をもって作製された水酸化ニッケル活物質に対して、３質量％の酸化亜鉛と、１質量％の酸化イットリウムを添加し、これに４０質量％のヒドロキシルプロピルセルロース（ＨＰＣ）ディスパージョン液添加混合した。これにより、正極活物質スラリーを作製した。このスラリーを発泡ニッケルからなる多孔性基板に所定密度となるように充填し、これを乾燥させた後、所定厚み（０．９ｍｍ）に圧延して極板本体前駆体を作製した。そして、この極板本体前駆体を所定サイズ（幅１５ｍｍ×高さ５８ｍｍ）に切断して極板本体を作製した。
【００５１】
次に、上記実施の形態１、２と同様の方法により、表面から０．３ｍｍの深さまでの活物質を除去した後、この領域に導電端子を溶接した。なお、レーザビームの照射条件は、ビーム径０．６ｍｍ、エネルギ密度５×１０7Ｊ／ｍ2に設定した。なお、活物質の除去領域のサイズは、幅１．５ｍｍ×高さ５８ｍｍである。
以上のように正極板を作製した。
【００５２】
（３）負極板の作製
上記実施例１における負極板と同様の方法をもって極板本体前駆体を作製し、これを上記正極板と同一サイズに切断して負極板を作製した。
（４）Ｎｉ−ＭＨ電池の作製
上記のように作製された正極板と負極板とを、図５に示す構成によって積層して電極体を作製した。そして、この電極体を有底角筒状の外装缶内に収納し、ＫＯＨ、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨの３成分からなる電解液を注入した後、封口蓋をレーザ溶接して封止し、Ｎｉ−ＭＨ電池（活性化処理前）を得た。
【００５３】
（５）電池の活性化処理
上記で作製したＮｉ−ＭＨ電池について、以下に示す条件で活性化処理を実施した。
充電：１３５ｍＡ×１６時間、休止：１時間
放電：２７０ｍＡ、放電終止電圧：１．０Ｖ、休止：１時間
上記条件において、室温３サイクル充放電を実施してＮｉ−ＭＨ電池を完成した。
【００５４】
なお、本実施例２に係るＮｉーＭＨ電池は、公称容量が１３５０ｍＡｈ、サイズがＡ１サイズとした。
４−２．比較例３
図７（ａ）に示すように、比較例３に係るＮｉ−ＭＨ電池が上記実施例２のＮｉ−ＭＨ電池と異なる点は、正極板における導電端子の接合領域８１１ａの形状と、その処理方法にある。具体的には、図７（ａ）に示すように、比較例３に係るＮｉ−ＭＨ電池の正極板８１では、導電端子８１２の接合領域８１１ａが６ｍｍ×６ｍｍの矩形領域であり、また、図７（ａ）の拡大部分に示すように、比較例３に係る正極板８１では、上記比較例１などと同様に、接合領域８１１ａに対して超音波を印加して、両主面間の活物質を完全に除去した。そして、このようにして形成した接合領域８１１ａに、抵抗溶接をもって導電端子８１２を接合した。
【００５５】
他の部分については、上記実施例２に係るＮｉ−ＭＨ電池と同様である。
４−３．比較例４
図７（ｂ）に示すように、比較例４に係るＮｉ−ＭＨ電池の正極板９１は、上記実施例２に係る正極板と同一の接合領域９１１ａの形状および導電端子９１２の形状を有する。比較例４に係る正極板９１が実施例２に係る正極板と相違する点は、図７（ｂ）の拡大部分に示すように、上記比較例３と同様に、接合領域９１１ａの活物質を超音波の印加により除去したところにある。なお、接合領域９１１ａのサイズは、幅１．５ｍｍ×高さ５８ｍｍである。
【００５６】
比較例４に係る正極板９１は、上記のように形成された接合領域９１１ａに帯状の導電端子９１２を抵抗溶接をもって接合した。そして、上記実施例２および比較例３と同様に角型電池を作成した。
４−４．確認４
上記実施例２および比較例３、４の電池を用い、実施例１に対して実施したのと同様の実験を行った。その結果を表３及び表４に示す。
【００５７】
【表３】
2005129497.tif 000005
【００５８】
【表４】
2005129497.tif 000006
なお、試験条件は、次の通りである。
充電：１３５ｍＡ×１６時間（室温）、休止：１時間
放電：２７０ｍＡ、放電終止電圧：１．０Ｖ
４−５．確認５
また、実施例２および比較例３、４の電池について、５５００ｍＡの高率放電についての放電容量（放電終止電圧１Ｖ）を測定した。その結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
2005129497.tif 000007
なお、試験条件は、次の通りである。
充電：１３５ｍＡ×１６時間（室温）、休止：１時間
放電：５５００ｍＡ、放電終止電圧：１．０Ｖ
４−６．考察
上記確認実験より、実施例２のＮｉーＭＨ電池では、正極板における接合領域に表面あれの発生はなく、これによって電池での内部ショートの発生が少ない。また、実施例２に係る正極板では、接合領域における厚み方向内方から裏面までの範囲に活物質が存在するので、その分だけ極板容量が大きい。よって、実施例２に係るＮｉーＭＨ電池は、比較例３、４の電池に比べて、電池容量が高く、内部ショートの発生が少ない。
【００６０】
また、実施例２のＮｉーＭＨ電池では、高容量、内部ショート削減のほか、正極板の長辺に沿って金属薄板からなる導電端子がレーザービームを用い溶接されているため、高率放電にも有利である。
以上のように、本発明では、アルカリ蓄電池用極板の基板のバリに（表面あれ）に起因する電池の内部ショートの発生の抑制、高容量化の達成及び高容量を維持しつつ、高率放電特性にも有利にすることが出来、工程上の品質と高容量化、高率放電特性とを同時に満たす技術として、工業的価値が高いものであることがわかる。
（その他の事項）
なお、上記実施の形態１、２においては、Ｎｉ−ＭＨ電池１、５の正極板１１、５１に対して本発明の構成を適用することによって、構成上の特徴と効果について述べたが、本発明は、Ｎｉ−ＭＨ電池１、５の正極板１１、５１に対象が限定されるものではない。即ち、極板の基体として多孔性基板を用いるものであれば、Ｎｉ−ＭＨ電池以外の負極板などにも上記構成を採用することができ、同様の効果を得ることが出来る。例えば、Ｎｉ−Ｃｄ電池などにも適用が可能である。
【００６１】
また、上記実施の形態１、２では、極板における活物質の除去にレーザビームを用いることとしたが、プラズマアークビームやプラズマジェットなどのエネルギビーム、さらには、エネルギレベルの低い超音波印加などを用いることもできる。そして、この際重要となるのは、少なくとも導電端子１１２、５１２を接合しようとする表面の活物質を除去し、且つ、厚み方向の内方から裏側主表面の活物質を保持したままの状態とすることができればよく、上記実施の形態のように基板層１１１ｂ、５１１ｂを形成する必要はない。ただし、極板本体１１１、５１１と導電端子１１２、５１２との接合強度を確保する上では、基板層１１１ｂ、５１１ｂを形成することが望ましい。
【００６２】
また、レーザビームに代表されるエネルギビームの照射条件についても、基板の材質・寸法や活物質の材質・寸法などの要因によって適宜変更が加えられてもよい。
さらに、エネルギビームの照射によって、活物質の除去に加えて、基板の一部を溶融させ、接合領域における極板厚みの調整を行ってもよい。このようにすることにより、極板本体１１１、５１１の表面と導電端子１１２、５１２の表面とを面一とすることが出来、電池のエネルギ密度を向上させるのに用いることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るアルカリ蓄電池用極板は、電池容量が高く、且つ、内部ショートが少ない高品質なアルカリ蓄電池を実現するのに有効であり、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータなどの携帯機器における電源として用いられるアルカリ蓄電池に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態１に係るＮｉ−ＭＨ電池１の全体構成を示す斜視（一部断面）図である。
【図２】Ｎｉ−ＭＨ電池１における正極板１１の斜視図（一部詳細断面図）である。
【図３】活物質の除去工程を示す斜視図である。
【図４】導電端子１１２の接合工程を示す斜視図である。
【図５】実施の形態２に係るＮｉ−ＭＨ電池５の構成を示す模式図である。
【図６】Ｎｉ−ＭＨ電池５の正極板５１を示す斜視図（一部詳細断面図）である。
【図７】比較例３および比較例４に係る正極板８１、８２の構成を示す平面図（一部詳細断面図）である。
【符号の説明】
【００６５】
１、５．Ｎｉ−ＭＨ電池
１０、５０．電極体
１１、５１．正極板
１２、５２．負極板
１３、５３．セパレータ
３０、６０．外装缶
４０、７０．封口蓋
１１１、５１１．極板本体
１１２、１２２、５１２．導電端子
【図１】
2005129497.tif 000008
【図２】
2005129497.tif 000009
【図３】
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【図４】
2005129497.tif 000011
【図５】
2005129497.tif 000012
【図６】
2005129497.tif 000013
【図７】
2005129497.tif 000014